热重分析仪测试仪器-化学分析实验室
发布时间：2026-03-16 22:10:06
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来源：中析研究所
热重分析仪
一、仪器概述
热重分析仪（Thermogravimetric Analyzer，简称TGA）是一种在程序温度控制下测量物质质量与温度关系 的仪器。它能够精确记录样品在加热或恒温过程中的质量变化，用于研究材料的热稳定性、分解行为、组分分析、反应动力学等，是材料科学、化学、制药等领域的重要分析工具。
二、工作原理
热重分析基于以下原理：
1. 程序控温：加热炉按预设的升温速率（通常1-50℃/min）升温，或保持恒温。
2. 质量测量：天平系统实时测量样品质量，将质量变化转化为电信号。
3. 数据记录：记录质量随温度（或时间）的变化曲线，即热重曲线（TG曲线）。
4. 微分分析：对TG曲线求导，得到DTG曲线，显示质量变化速率。
5. 结果分析：分析热重曲线的特征，确定分解温度、反应程度、残留量等信息。
三、主要组成部件
1. 天平系统：微量天平，精度可达0.1μg或更高。
2. 加热炉：电阻加热或感应加热，温度范围通常从室温到1000℃或更高。
3. 温度控制系统：精确控制升温速率和温度。
4. 气氛控制系统：提供保护气氛（氮气、氩气）或反应气氛（空气、氧气）。
5. 数据采集系统：记录质量、温度信号，处理数据。
四、典型热重曲线分析
1. 起始温度（Onset Temperature）：样品开始明显失重的温度。
2. 终止温度（End Temperature）：样品失重结束的温度。
3. 失重百分比：特定温度区间内的质量损失百分比。
4. 最大失重速率温度：DTG曲线峰值对应的温度。
5. 残余质量：实验结束时样品残留的质量。
五、应用领域
1. 高分子材料：
- 热稳定性评价
- 分解机理研究
- 添加剂含量测定
2. 矿物和陶瓷：
- 矿物组成分析
- 结晶水含量测定
- 热分解过程研究
3. 药物分析：
- 药物纯度检验
- 水分含量测定
- 药物稳定性研究
4. 冶金材料：
- 金属氧化研究
- 合金组成分析
5. 食品分析：
- 食品水分含量
- 油脂含量测定
- 灰分分析
6. 环境科学：
- 废弃物热解特性
- 土壤有机质含量
六、联用技术
1. TGA-DSC联用：同时测量质量和热量变化。
2. TGA-IR联用：热重-红外联用，分析挥发产物。
3. TGA-MS联用：热重-质谱联用，鉴定分解产物。
七、操作注意事项
1. 样品需均匀铺展在坩埚中，避免堆叠。
2. 样品量适当，通常2-10mg。
3. 升温速率影响测量结果，需根据样品特性选择。
4. 气氛选择影响分解行为，需根据研究目的选择。
5. 坩埚材质需与样品和温度兼容。
八、数据分析
1. 基线校正：扣除仪器空白曲线。
2. 阶段划分：识别各个失重阶段。
3. 组分计算：根据失重百分比计算各组分含量。
4. 动力学分析：使用Kissinger、Ozawa等方法计算反应活化能。
九、发展趋势
热重分析仪正朝着更高精度、更多功能、更宽温度范围发展。高分辨率TGA实现了慢升温速率下的高分辨率分析。调制TGA提供了更精确的热力学数据。自动化进样系统提高了分析效率。与质谱、光谱的联用技术不断完善，为深入研究材料的热行为提供了有力工具。
热重分析仪是化学分析实验室中热分析的基本设备，在材料表征和质量控制中发挥着重要作用。 
